UNIVERSITÉ DU QUÉBEC
1
INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
2
CENTRE - EAU TERRE ENVIRONNEMENT
3
4
5
IMPACTS CUMULATIFS DES CONTAMINANTS ET DES FACTEURS
6
BIOLOGIQUES SUR LES RÉPONSES DE BIOMARQUEURS
7
MOLÉCULAIRES ET HISTOPATHOLOGIQUES CHEZ L’ANGUILLE
8
ATLANTIQUE
9
10
11
12
Par13
Géraldine PATEY14
M.Sc. Ecotoxicologie15
16
17
Thèse présentée pour l’obtention du grade
18
Philosophiae Doctor (Ph. D.) en science de l’eau
19
20
21
Jury d’évaluation22
23
24
Président du jury et examinateur interne Daniel CyrINRS – Institut Armand Frappier
Examinatrice externe Nadia Aubin-Horth
Université Laval
Examinateur externe Jean Laroche
Université de Brest
Co-directrice de recherche Catherine Couillard
MPO – Pêche et Océans Canada
Directeur de recherche Patrice Couture
INRS Centre - Eau, Terre et Environnement
25
Septembre, 2017
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" En vérité, le chemin importe peu, la volonté d'arriver suffit à tout. "
55
Albert Camus
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RÉSUMÉ
74
75
Historiquement abondante et répandue en Europe et en Amérique du Nord, l’anguille
76
européenne (Anguilla anguilla) et l’anguille d’Amérique (Anguilla rostrata) sont des espèces en
77
déclin ayant des cycles de vie semblables. Les explications possibles de ce déclin incluent les
78
changements climatiques, la surpêche, la dégradation de l'habitat, le parasitisme et la
79
contamination. Confrontée à un mélange de contaminants et à des facteurs de stress
80
environnementaux de plus en plus nombreux, l’anguille subit un stress pouvant provoquer
81
l’apparition de dommages cellulaires, l’apparition de lésions histopathologiques et affecter sa
82
croissance, sa reproduction ou sa survie. De plus, les gradients écologiques tels que la
83
localisation géographique, la distance de la zone de frai et les conditions physicochimiques de
84
l’habitat de croissance affectent directement ou indirectement le taux de croissance et la taille de
85
l’anguille, ce qui pourrait affecter également l'absorption, la distribution, le métabolisme et le
86
taux d’accumulation des contaminants. Cette étude spatiale (huit sites et deux pays) et
87
comparative (deux espèces d’anguille) a pour objectif de déterminer l’impact d’un mélange
88
complexe de contaminants (organiques et métalliques) sur l’état de santé de l’anguille
89
européenne et américaine au stade jaune en tenant compte des facteurs environnementaux et
90
biologiques. À cette fin, une batterie de biomarqueurs associée aux enzymes de
91
biotransformation, aux capacités antioxydantes et aux lésions histopathologiques a été utilisée.
92
L’activité de l'enzyme éthoxyrésorufine O-dééthylase (EROD) et les activités antioxydantes de la
93
catalase (CAT) et de la superoxyde dismutase (SOD) ont été mesurées dans le foie. Les
94
mesures de la densité et de la surface des centres mélanomacrophages (CMM) ainsi que les
95
dépôts pigmentaires d’hémosidérine et de lipofuscine ont été déterminés dans la rate des
96
anguilles. À l'été 2011 et 2012, les anguilles jaunes (stade de croissance) ont été recueillies à
97
deux sites de référence et deux sites contaminés le long du Système du Saint-Laurent (SSL) et
98
du Système de la Gironde (SG). Les concentrations tissulaires des contaminants organiques et
99
inorganiques ont été mesurées dans les anguilles. Notre étude a démontré que les anguilles
100
américaines originaires des sites en amont du SSL présentaient des croissances
101
significativement plus rapides que celles originaires des sites en aval contrairement aux
102
anguilles européennes originaires de l’amont du SG qui avaient des croissances plus lentes que
103
les variables biologiques, les contaminants et les biomarqueurs ont été mises en évidence et
106
interprétées à l’aide d’analyses en composantes principales (ACP). Chez l’anguille américaine,
107
aucune influence majeure des contaminants organiques persistants sur l'activité hépatique
108
d’EROD, les enzymes antioxydantes et les biomarqueurs histopathologiques n’a été identifiée
109
dans les anguilles échantillonnées dans les sites contaminés et de référence. Chez l’anguille
110
européenne, des relations entre la contamination organique (PCB, PBDE et DDT et métabolites)
111
et les niveaux d’activité de la CAT et entre la contamination métallique (mercure et cadmium) et
112
la densité des CMM ont été mis en évidence chez les anguilles des sites contaminés. D’autres
113
associations entre biomarqueurs, facteurs biologiques et environnementaux ont également été
114
discutées. Chez les deux espèces, des teneurs élevées d'hémosidérine dans les CMM de la
115
rate ont été mesurés chez les anguilles des sites d’eau saumâtre par rapport aux anguilles
116
originaires des sites d'eau douce. Les résultats ont montré une association possible entre les
117
teneurs élevées d’hémosidérine et la contamination métallique (l’arsenic pour A. anguilla et le
118
plomb pour A. rostrata). À travers ces résultats, les anguilles européennes originaires du SG
119
semblent plus affectées par les contaminants que leurs cousines américaines du SSL. Les liens
120
entre concentrations tissulaires de PCB ou de cadmium et biomarqueurs (EROD et CMM) ont
121
aussi été documentés chez des anguilles de Certes exposées en laboratoire à chaque
122
contaminant individuellement et présentant des conditions nutritionnelles variées. Les anguilles
123
ont été soumises à différentes conditions environnementales (salinité et sous-alimentation) et à
124
différentes concentrations de contaminants. Les résultats ont mis en évidence une relation dose
125
réponse significative de l'activité d’EROD mesurée dans les anguilles exposées aux PCB les
126
plus toxiques présents dans la solution de pyralène. Aucun effet du Cd n'a été détecté sur
127
l’activité d’EROD ou sur la densité des CMM. Enfin, l’augmentation de la surface des CMM
128
semble être associée à un dépôt d'hémosidérine dans les CMM ainsi qu’à des concentrations
129
élevées de cadmium dans le foie. Ces travaux de thèse fournissent une base de données pour
130
mieux cibler et prioriser les futures études sur les impacts des contaminants sur la santé de
131
133
134
ABSTRACT
135
136
Historically abundant and widespread in Europe and North America, the European eel (Anguilla
137
anguilla) and the American eel (Anguilla rostrata) are declining species with similar life cycles.
138
Possible explanations for this decline include climate change, overfishing, habitat degradation,
139
parasitism and contamination.
140
The presence of complex mixtures of contaminants combined with other potentially confounding
141
factors (i.e. natural factors) are known to cause cell damage, histopathological lesions and could
142
affect eel growth, its reproduction or survival. Moreover, ecological gradients such as latitudinal
143
cline, distances from the spawning site, and physicochemical conditions (for example, salinity
144
and temperature) of eel’s growth habitat could directly or indirectly affect eel’s growth rate and
145
could also influence the absorption, distribution, metabolism and accumulation of contaminants.
146
The present field study was conducted on Atlantic eels in eight sites varying in organic and metal
147
contamination along the Saint Lawrence and the Gironde systems, respectively. The aim of the
148
study was to investigate the impact of contaminants on the health status of Atlantic yellow eels,
149
taking into account environmental and biological factors related to the sampling. To the end, a
150
battery of biomarkers was used: liver ethoxyresorufin O-deethylase (EROD) activity, antioxidant
151
enzymes (catalase and superoxide dismutase) and spleen histopathological biomarkers (density
152
and surface of MelanoMacrophage Centers (MMCs), hemosiderin and lipofuscin pigments).
153
EROD, CAT and SOD enzymatic activities were measured in the liver. Density, surface of MMCs
154
as well as deposition of hemosiderin and lipofuscin pigments were determined in spleen. In
155
summer 2011 and 2012, yellow eels were collected at two reference sites and two contaminated
156
sites along the St. Lawrence System and the Gironde System (SG). Concentrations of organic
157
and inorganic contaminants were measured in eel tissues.
158
Our study showed that the early size-at-age of A. anguilla were higher in downstream and more
159
saline Gironde system habitats than in the upstream fluvial section and that early size-at-age of
160
A. rostrata from the upstream Saint Lawrence system, most distant from the spawning area,
161
exceeds those of eels sampled downstream, at less distant sites in the estuarine section. This
162
a large geographic scale. For A. rostrata, no major influences of persistent organic contaminants
166
on hepatic EROD activity, antioxidant enzymes and splenic histopathological biomarkers were
167
identified in eels sampled in contaminated and reference sites. For A. anguilla, higher hepatic
168
catalase activity in eels from contaminated sites was related to higher concentration of organic
169
contaminants (DDT and metabolites, sum of PCBs, sum of PBDEs) and density of MMC in eels
170
from the contaminated river Garonne with higher muscle Hg and Cd. In both species, higher
171
depositions of spleen hemosiderin pigment were measured in eels from the most brackish sites
172
compared to eels living in freshwater environments. Results showed a possible association
173
between higher hemosiderin pigment and metals contamination (Arsenic for A. anguilla and lead
174
for A. rostrata). In comparison to its American cousin from the SLS, A. anguilla from Southwest
175
France may be more affected by contaminants.
176
In order to specifically verify impact of contaminant and environmental factors on biomarker
177
responses, a laboratory experiment on European yellow eels was carried out. Eels were
178
exposed during 45 days to natural factors (high salinity or diet restriction) or contaminants (PCBs
179
or Cd) at levels close to those found in the contaminated sites. Our results revealed a dose-
180
response relationship between EROD activity and muscle PCB concentrations and confirmed
181
that EROD activity is a sensitive tool to detect exposure for the most toxic PCBs. No effect of Cd
182
was detected on EROD or spleen density of MMC. However, a higher surface of MMC was
183
associated with higher liver concentrations of Cd and higher hemosiderin deposition in MMC
184
suggesting a potentially toxic effect of Cd. Finally, this work provides a database to better target
185
and prioritize future studies on the impacts of contaminants on eel health in the Gironde and St.
186
Lawrence River basins.
187
188
189
190
191
AVANT PROPOS
192
Ce projet de thèse a été financé par le Conseil de Recherches en Sciences Naturelles et en
193
Génie du Canada (CRSNG) intégrant le programme de subventions « environnement et
194
écosystèmes sains » au Canada et par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) en France. Il
195
inclut également la participation de deux autres organismes d’appui gouvernementaux
196
directement concernés par l’application des résultats de cette recherche, soit le Ministère des
197
Pêches et des Océans du Canada (MPO) et le Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs
198
(MFFP). Ces travaux de thèse se sont déroulées majoritairement au Centre Eau Terre et
199
Environnement de l’INRS sous la direction du chercheur Patrice Couture. Les analyses
200
moléculaires de stress oxydatif ont été menées dans les laboratoires du centre. Durant une
201
période de deux ans, j’ai été accueillie à l’institut Maurice Lamontagne au MPO et encadrée par
202
ma co-directrice et chercheuse Catherine Couillard. La majorité des analyses biochimiques et
203
histopathologiques des poissons ont été réalisés et financés au MPO. Les analyses
204
histochimiques sur l’âge des poissons ont été réalisées au MFFP sous la direction de Guy
205
Verreault. Enfin, la collaboration avec une équipe française de l’université de Bordeaux a permis
206
grâce à leur expertise de quantifier les concentrations de contaminants organiques et d’obtenir
207
un second échantillonnage d’anguilles. Cette alliance a formé le programme de recherche
208
CRSNG/ANR intitulé « IMMORTEEL » comprenant trois volets : l’influence des contaminants sur
209
(volet 1) la diversité génétique de l’anguille Atlantique ; (volet 2) la croissance et la santé de
210
l’anguille jaune ; et (volet 3) le potentiel reproducteur de l’anguille argentée.
211
La présente étude porte sur le volet 2 et résume un travail réalisé depuis mai 2011. Cette thèse
212
a un format « par articles », c’est à dire qu’elle comporte en première partie, une synthèse
213
générale de l’ensemble du doctorat, constituée de la problématique, des objectifs et hypothèses
214
de recherche et finalement de la description et la discussion des résultats. Ce travail a donné
215
lieu à la rédaction de trois articles soumis ou en préparation qui constitue la deuxième partie de
216
la thèse. Enfin, les méthodes complémentaires et les études supplémentaires qui n’ont pas été
217
publiées sont présentées en annexes.
218
Cette thèse m’a également permis de réaliser trois communications orales lors des colloques
219
GAGILAU (Gironde Garonne saint-LAUrent), ÉcoBIM et lors de la conférence « Gananoque
220
224
Listes des articles présentés dans ce manuscrit :
225
Article 1 : Géraldine Patey, Catherine M. Couillard, Hilaire Drouineau, Guy Verreault, Fabien
226
Pierron, Patrick Lambert, Magalie Baudrimont et Patrice Couture. Early Growth of Atlantic yellow
227
eels sampled along ecological gradients in the Gironde and St. Lawrence hydrographical
228
systems. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences (sous presse). DOI: 10.1139cjfas-
229
2017-0025
230
Géraldine Patey : Échantillonnage sur le terrain, mesure des données morphométriques,
231
traitement et interprétation des données et rédaction de l’article.
232
Catherine M. Couillard : Contribution à l’interprétation des données et rédaction de l’article.
233
Guy Verreault : Analyses des otolithes et traitement des données.
234
Hilaire Drouineau et Patrick Lambert : Conception d’un modèle mixte linéaire pour valider et
235
améliorer les résultats et révision de l’article.
236
Fabien Pierron, Magalie Baudrimont et Patrice Couture : Révision de l’article.
237
238
Article 2 : Géraldine Patey, Catherine M. Couillard, Fabien Pierron, Magalie Baudrimont et
239
Patrice Couture. Biotransformation, antioxidant and histopathological biomarker responses to
240
contaminants in European and American Yellow Eels from the Gironde and St. Lawrence
241
Estuaries. Chemosphere (sous presse).DOI :10.1016chemosphere-2017-08-139
242
Géraldine Patey : Échantillonnage sur le terrain, analyses biochimiques et histopathologiques,
243
traitement et interprétation des données et rédaction de l’article.
244
Catherine M. Couillard : Contribution aux traitements des analyses biochimiques et
245
histopathologiques, interprétation des données et rédaction de l’article.
246
Patrice Couture : Contribution à l’interprétation des données et rédaction de l’article.
247
Fabien Pierron et Magalie Baudrimont : Révision de l’article.
248
249
250
251
Article 3 : Géraldine Patey, Catherine M. Couillard et Patrice Couture. Effects of a chronic
252
exposure to cadmium, PCBs, diet restriction and salinity on hepatic EROD activity and spleen
253
histopathological biomarkers in yellow European eels. En préparation.
254
Géraldine Patey : Analyses biochimiques et histopathologiques, traitement et interprétation des
255
données et rédaction de l’article.
256
Patrice Couture : Contribution à l’interprétation des données et rédaction de l’article.
257
Catherine M. Couillard : Contribution à l’interprétation des données et rédaction de l’article.
258
259
260
261
262
263
REMERCIEMENTS
264
Ce travail n’aurait pu être réalisé sans le support de mes deux directeurs de thèse, Catherine
265
Couillard (MPO) et Patrice Couture (INRS). Merci de m’avoir fait partagé votre passion et votre
266
expérience dans le domaine de l’écotoxicologie.
267
Je voudrais tout d’abord remercier mon directeur de thèse, Patrice Couture pour m’avoir
268
accueillie au sein de son équipe d’écotoxicologie et m’avoir guidé dès les premiers jours dans ce
269
projet. Ton sens de la communication et ton positivisme sont de précieuses qualités qui m’ont
270
permis de ne jamais baisser les bras face à la difficulté. Merci pour la confiance que tu m’as
271
démontrée en me permettant de mener ce projet de doctorat qui n’a pas toujours été facile. Je te
272
remercie également du temps que tu as consacré aux corrections des manuscrits et articles.
273
Merci également pour le support financier et technique.
274
J’adresse également mes sincères remerciements à Catherine Couillard, ma directrice de thèse.
275
Mon passage à Rimouski a été une expérience très enrichissante tant d’un point de vue
276
scientifique que personnel. Catherine, j’ai beaucoup appris à tes côtés, tu as su me faire
277
partager ta passion pour la recherche, ta rigueur dans les analyses de laboratoire et dans la
278
rédaction ainsi que ton déterminisme. Je n’oublierai jamais les longues réunions du vendredi
279
après-midi à discuter des résultats ce qui fut toujours très constructif. Merci pour tes conseils et
280
tes critiques, ton écoute, tes encouragements et ta disponibilité à répondre à mes questions
281
malgré ton horaire chargé.
282
Je remercie tous les membres de l’équipe « anguilles », en commençant par Antoine Caron,
283
Audrey Moffett, Pauline Pannetier et Élodie Drevet qui ont participé aux campagnes
284
d’échantillonnage. Nous avons passé des moments inoubliables à disséquer des anguilles à la
285
frontale le soir sous une tente envahie de mouches noires, maringouins et autres mouches qui
286
piquent, j’en garde de très bons souvenirs. J’aimerais également remercier l’aide précieuse de
287
Guy Verreault (MFFP) et de son équipe technique sur le terrain mais également pour leur
288
expertise dans la préparation et l’analyse de la lecture d’âge sur les otolithes d’anguille. Je suis
289
aussi redevable de l’aide de Benoit Légaré (MPO) pour m’avoir transmis son expertise sur les
290
analyses de l’activité enzymatique d’EROD et ainsi que sur l’évaluation des dommages
291
oxydants chez les anguilles et à Catherine pour m’avoir formé aux techniques histologiques et à
292
partager le laboratoire d’histopathologie ainsi que les nombreuses marches sur la banquise. Tu
295
es devenue une amie à Rimouski et tu le resteras. Merci pour ton accueil et ta spontanéité.
296
Je remercie les membres de mon jury d’évaluation, Nadia Aubin-Horth, Daniel Cyr et Jean
297
Laroche pour avoir accepté d’être les rapporteurs de ces travaux et pris le temps de lire ce
298
manuscrit avec intérêt.
299
Aussi, plus sérieusement, j’aimerais remercier ma famille car sans vous, ce projet n’aurait pas
300
pu se faire. Plus particulièrement à ma mère, merci de m’avoir épaulé durant toutes ces années
301
de travail, de m’avoir écouté et aidé personnellement et financièrement lors des moments plus
302
difficiles. Tu es pour moi une source d’inspiration et de ténacité puisque toi aussi tu as poussé
303
les études longues en devenant médecin histo-pathologiste, professeur à l’université et maître
304
de conférence. Tu m’as donné le gout pour les sciences depuis toute petite et tu m’as toujours
305
laissé choisir ma voie, je t’en remercie. Bien sûr, je n’oublie pas mon père ainsi que mon frère
306
qui m’ont soutenue dans mon travail et ont su me faire rire lors des moments difficiles.
307
J’ai une pensée particulière à ma petite famille, et en particulier à toi, mon amour, mon Bastien
308
qui partage ma vie, le père de notre fils Matteo. Je ne sais pas comment j’aurais pu terminer ce
309
beau projet sans ta présence, ton soutien et ton énergie au quotidien. Il n’y a pas de mots pour
310
décrire ce que tu m’as apporté durant la fin de ma thèse…Merci d’être là, je t’aime.
311
Enfin, je termine ces remerciements par une pensée et non des moindre à mon grand-père, Max
312
Poll, conservateur de musée, ichtyologiste reconnu, professeur d’université et membre de
313
l’académie royale des sciences, des lettres et des beaux-arts de Belgique. Tu n’es
314
malheureusement plus parmi nous depuis plusieurs années mais je sais que tu aurais été fière
315
de ta petite fille en lisant ce manuscrit sur l’anguille.
316
Je dédie cette thèse à mes parents, Martine et Jean-Louis
317
318
319
320
321
322
324
TABLE DES MATIÈRES
325
RÉSUMÉ ... v
326
ABSTRACT ... vii
327
AVANT PROPOS ... ix
328
REMERCIEMENTS ... xiii
329
TABLE DES MATIÈRES ... xvi
330
LISTE DES FIGURES ... xix
331
LISTE DES ABRÉVIATIONS ... xx
332
PARTIE I : SYNTHÈSE ... xxi
333
1. INTRODUCTION ... 1
334
1.1 Historique de la contamination dans les systèmes de la Gironde et du Saint
335
Laurent ... 8
336
1.1.1 La Gironde ... 8
337
1.1.2 Le Saint Laurent ... 9
338
1.2 Choix du modèle biologique : l’anguille européenne et l’anguille américaine ... 11
339
1.2.1 L’anguille, un bio-indicateur de pollution ... 11
340
1.2.3 Une catadromie facultative ... 12
341
1.3 État des connaissances sur la variabilité de la croissance chez l’anguille
342
européenne et américaine ... 13
343
1.4 Choix des biomarqueurs utilisés dans l’évaluation des effets des contaminants
344
chez l’anguille jaune ... 17
345
1.4.1 Les enzymes de biotransformation et antioxydantes dans le foie de l’anguille 18
346
1.4.2 Les biomarqueurs histopathologiques dans la rate de l’anguille ... 23
347
1.5 Influence des contaminants, des facteurs biologiques et environnementaux sur
348
les réponses des biomarqueurs ... 25
349
1.6 Schéma de synthèse des relations proposées entre les différents facteurs et les
350
2. INTÉRÊT DE L’ÉTUDE ET OBJECTIFS DE RECHERCHE ... 29
352
2.1 L’intérêt de l’étude ... 29
353
2.2 L’objectif général ... 30
354
2.3 Objectifs des chapitres ... 30
355
2.4 L’originalité ... 31
356
3. MATERIEL ET METHODES COMMUN AU PROJET ... 33
357
3.1 Échantillonnage sur le terrain ... 33
358
3.1.1 Capture des anguilles jaunes américaines ... 33
359
3.1.2 Capture des anguilles jaunes européennes ... 34
360
3.1.3 Mesures morphométriques et prélèvement des tissus ... 35
361
3.1.4 Détermination de l’âge ... 36
362
3.1.5 Longueur estimée par rétro-calcul ... 37
363
3.2 Expérience de laboratoire ... 37
364
3.2.1 Capture des anguilles jaunes européennes ... 38
365
3.2.2 Conditions générales des expositions ... 38
366
3.2.3 Expositions aux polluants ... 39
367
3.2.4 Expositions aux facteurs environnementaux ... 40
368
3.3 Analyses des indicateurs d’exposition et contenu lipidique ... 41
369
3.3.1 Métaux ... 41
370
3.3.2 Contaminants organiques ... 42
371
3.3.3 Contenu lipidique... 42
372
4. ANALYSES DES BIOMARQUEURS ... 43
373
4.1 Activité d’EROD... 43
374
4.2 Enzymes antioxydantes ... 44
375
4.3 Biomarqueurs histopathologiques ... 45
376
4.4 Les traitements statistiques ... 48
377
5. CHAPITRES DE THÈSE ... 51
378
5.1 Chapitre 1 : variations de croissance chez les anguilles jaunes échantillonnées
379
le long des systèmes hydrographiques de la Gironde et du Saint-Laurent. ... 51
380
5.2 Chapitre 2 : impact de la contamination sur les réponses de biomarqueurs chez
381
l’anguille jaune américaine et européenne en milieu naturel ... 57
382
5.3 Chapitre 3 : Effets de l’exposition au cadmium et aux PCB à différentes
383
concentrations, à la sous-alimentation et à la salinité sur l’activité d’EROD et les
384
réponses histopathologiques de la rate chez l’anguille européenne ... 62
385
7. BIBLIOGRAPHIE ... 76
389
PARTIE II : ARTICLES SCIENTIFIQUES ... 91
390
8. ARTICLE 1 ... 92
391
9. ARTICLE 2 ... 138
392
10. ARTICLE 3 ... 184
393
11. ANNEXES ... 220
394
ANNEXE I-1 Les effets des contaminants, des facteurs biologiques et
395
environnementaux sur les réponses de biomarqueurs de biotransformation et des
396
capacités antioxydantes chez l’anguille. ... 220
397
398
ANNEXE I-2 : Les effets des contaminants, des facteurs biologiques et
399
environnementaux sur les réponses de biomarqueurs histopathologiques chez
400
l’anguille. ... 228
401
402
ANNEXE II Relation linéaire entre la croissance (taille à la capture/âge à la capture)
403
et l’âge à la capture a) chez les anguilles européennes échantillonnées le long du
404
SG (DOR, GAR ET GIR) et dans le marais salant de Certes (CER) et b) chez les
405
anguilles américaines échantillonnées le long du SSL dans la partie fluviale (LSP et
406
LSF) et dans les tributaires de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent (RSO et RSJ).231
407
408
ANNEXE III Protocole de l’analyse biochimique d’EROD adapté au foie de l’anguille232
409
410
ANNEXE IV Photographies numériques de l’histologie de la rate chez l’anguille
411
jaune ... 235
412
413
414
LISTE DES FIGURES
415
Figure 1.1 : Le cycle vital de
l’anguille présentant les différentes phases de vie et les
416
métamorphoses (d’après Van Ginneken, 2006 et adaptée par G. Patey) ………..5
417
Figure 1.2 : Synthèse de la démarche générale suivie au cours de la thèse ………9
418
Figure 1.3 : Schéma général qui décrit A) la première phase de biotransformation d’un
419
xénobiotique organique via le complexe enzymatique de biotransformation (EROD) et B)
420
la deuxième phase d’élimination des espèces réactives de l’oxygène (ERO) toxiques via
421
les enzymes antioxydantes (SOD et CAT) dans un hépatocyte chez l’anguille (D’après
422
Monod, 1997 et adaptée par G. Patey) ………..22
423
Figure 1.4 :
Mécanisme d’induction du stress oxydant par le Cd (d’après Ercal et al.
424
2001 et traduit par G. Patey) ………24
425
Figure
1.5 :
Relations
proposées
entre
les
contaminants,
les
facteurs
426
environnementaux, biologiques et les réponses des biomarqueurs chez l’anguille jaune
427
………30
428
Figure 3.1 : Carte de localisation des sites de pêche des anguilles jaunes au Québec
429
………36
430
Figure 3.2 : Carte de localisation des sites de pêche des anguilles jaunes en
431
France……….………..37
432
Figure 4.1 : Synthèse des différentes méthodes utilisées pour quantifier les réponses
433
des biomarqueurs………48
434
Figure 5.1 : Schéma de synthèse du chapitre 1 dans le cadre du système du Saint
435
Laurent………..……56
436
Figure 5.2 : Schéma de synthèse du chapitre 1 dans le cadre du système de la Gironde
437
………...57
438
Figure 5.3 : Schéma de synthèse du chapitre 2. La partie supérieure du schéma
439
présente la contamination mesurée dans le muscle et le foie des anguilles
440
échantillonnées dans les différents sites ainsi que le gradient de salinité. La partie
441
inférieure résume les principales relations mis en évidence entre les contaminants
442
mesurées dans les anguilles des sites et les réponses des biomarqueurs
443
.………...…...62
444
Figure 5.4 : Schéma de synthèse du chapitre 3 dans le cadre
de l’expérience en
445
LISTE DES ABRÉVIATIONS
448
449
450
CAT Catalase
COSEPAC Comité sur la situation des espèces en péril au Canada
CMM Centre mélano-macrophage
CRSNG Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du canada DDT Dichlorodiphényltrichloroéthane
ERO Espèces réactives de l’oxygène EROD Éthoxyrésorufine O-dééthylase
GC/MS Chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse
GC-ECD Chromatographie en phase gazeuse couplée à un ECD : détecteur à absorption électronique
GST Glutathion S-transférase
HAP Hydrocarbure aromatique polycyclique
HAPH Hydrocarbure aromatique polycyclique halogéné
IRSTEA l’Institut national de recherche en sciences et technologies pour l’environnement et l’agriculture
LPTC Laboratoire de toxico et physico-chimie de l’environnement
LSF Lac Saint-François
LSP Lac Saint-Pierre
MFFP Ministère des forêts, de la faune et des parcs MPO Ministère des pêches et des océans
OPG Ontario power generation
PBDD Polychlorodibenzo-p-dioxine
PBDE Polybromodiphényléther
PBDF Polychlorodibenzofuranne
PBT Persistent bioaccumulable et toxique
PCB Polychlorobiphényle
SG Système de la Gironde
SSL Système du Saint-Laurent
SOD Superoxyde dismutase
RSJ Rivière Saint-Jean
RSO Rivière Sud-Ouest
1. INTRODUCTION
452
Les estuaires et les fleuves sont des écosystèmes d’une grande diversité faunique et floristique
453
façonnés par les gradients d’hydrométrie et de salinité. Ces différents espaces constituent un
454
filtre entre le bassin versant et l’océan. Ces milieux sont constitués par les marais saumâtres,
455
les prairies, les friches et les boisements humides qui abritent des espèces végétales et
456
piscicoles et qui sont idéaux pour la reproduction et la croissance des organismes aquatiques.
457
Les fleuves sont des milieux hydrauliques et énergétiques très puissants. Ils sont d'une
458
importance majeure pour les écosystèmes d'eau douce et pour l'utilisation humaine d’eau. Leur
459
débit et leur température jouent un rôle direct sur la qualité de l'eau (Ducharne, 2008), le taux de
460
croissance et la distribution des organismes d'eau douce (Mohseni et al., 2003). L’homme y a
461
toujours vu un enjeu économique notamment pour la production d'énergie thermoélectrique et
462
hydroélectrique (Forster et Lilliestam, 2011), la production d'eau potable (Ramaker et al., 2005),
463
la pêche (Ficke et al., 2007) et les loisirs (Webb et al., 2008). Les estuaires quant à eux sont des
464
plans d’eaux semi-fermés où les eaux douces des rivières et des fleuves viennent fusionner
465
avec l'océan (McLusky et Elliott, 2004). L’estuaire est une voie de passage obligée pour les
466
poissons migrateurs. Les espèces les plus emblématiques sont l’esturgeon (Acipenser sp.), le
467
saumon (Salmo salar), la truite de mer (Salmo trutta trutta), les lamproies (Ichthyomyzon et
468
Petromyzon sp.) et l’anguille (Anguilla sp.). D’autres espèces viennent dans l’estuaire pour s’y
469
reproduire ou s’y nourrir tel que le maigre (Argyrosomus regius) ou la Sole commune (Solea
470
solea) (Lobry et al. 2003). Les estuaires constituent aussi une nourricerie pour les formes
471
larvaires et un abri pour les jeunes poissons (Boehlert et Mundy, 1988). Les fleuves, et surtout
472
l’estuaire constituent un territoire privilégié pour les espèces migratrices.
473
En raison de la croissance démographique et du développement industriel et agricole, les
474
estuaires et les fleuves sont pollués par une grande variété de contaminants chimiques qui s’y
475
mêlent. On distingue plusieurs sources de pollution affectant les estuaires et les fleuves et par
476
conséquent les organismes qui y habitent: l'appauvrissement en oxygène (hypoxie, et même
477
anoxie) (Sáiz-Salinas,1997), l'accumulation de substances toxiques (comme les composés
478
organiques toxiques, les produits pétroliers et les métaux) (Bryan et Langston, 1992), les
479
déversements (déversements de pétrole) (Colombo et al., 2005), les agents pathogènes (à partir
480
des eaux usées) (Lipp et al., 2001), et également les sédiments agissant comme un réservoir
481
pour les contaminants (Budzinski et al., 1997; Chapman et Wang, 2001 ; Santos et al., 2008).
482
systèmes estuariens et fluviaux ainsi que sur les populations qui s’y trouvent. Parmi les
484
pressions, notons l'élévation du niveau des eaux, la variabilité accrue dans les températures et
485
les précipitations (modification de la salinité) qui ont des effets directs ou indirects sur les
486
populations de poissons (Reist et al., 2006 ; Church et al., 2011). Comme nous l’avons
487
mentionné précédemment les polluants sont donc rarement seuls dans les milieux aquatiques,
488
la plupart du temps ils sont mélangés et interagissent avec les multiples facteurs de stress
489
environnementaux incluant la hausse des températures, les variations de salinité, l’hypoxie,
490
l’acidification et des radiations UV, la diminution de la disponibilité de nourriture (rapport annuel
491
de l’agence européenne pour l'environnement). En considérant l’ensemble de ces facteurs
492
environnementaux et anthropiques, les organismes aquatiques subissent au cours de leur vie de
493
multiples stress pouvant modifier leur cycle de vie, conduire à des changements physiologiques
494
et entrainer des dommages cellulaires et tissulaires menant parfois à la mort de l’organisme.
495
Parmi les espèces migratrices menacées dans l’Atlantique Nord, notons la présence de
496
l’anguille (Anguilla sp.). L’anguille européenne (Anguilla anguilla, Limnaeus, 1758) et l’anguille
497
américaine (Anguilla rostrata, LeSueur 1821) sont deux espèces d’anguille qui occupent cette
498
aire géographique. L’anguille européenne se retrouve au Nord-Ouest de l’Afrique et le long de la
499
côte Ouest du continent européen, de la Méditerranée jusqu’en Islande (Avise, 2003). L’anguille
500
américaine quant à elle, se distribue le long des côtes Est de l’Amérique et s’étend du
501
Venezuela au sud jusqu’au Groenland au nord (Tesch et Rohlf, 2003). Les anguilles Atlantiques
502
(européenne et américaine) ont un cycle de vie unique. Leur cycle comprend 4 phases de vie
503
(embryonnaire, larvaire, juvénile et adulte) et 2 métamorphoses (Figure 1.1). La phase adulte
504
est séparée en deux stades : le stade dit « jaune » et le stade dit « argenté » en relation avec
505
l’apparition de certains pigments. L’anguille jaune passe toute sa phase de croissance dans les
506
eaux douces des cours d’eau, des rivières et des lacs ou en milieu estuarien et côtier pendant
507
des dizaines d’années puis quitte le milieu continental ou estuarien lorsqu’elle a accumulé
508
suffisamment de réserves énergétiques et devient sexuellement mature pour aller se reproduire
509
en mer. Elle ne se reproduit qu’une seule fois au cours de sa vie avant de mourir. A. anguilla et
510
A. rostrata constituent deux populations distinctes d’anguilles, une en Amérique et l’autre en
511
Europe qui se reproduisent séparément dans la même zone, la Mer des Sargasses (Wirth et
512
Bernatchez, 2003). On parle d’espèces sémelpares et panmictiques. Après la période de
513
reproduction, le cycle débute vers le printemps lors de l’éclosion de l’œuf, c’est le début de la
514
européennes à l’aide des courants océaniques notamment le courant de Floride, le Gulf Stream
517
et le courant de l’Atlantique Nord. À l’approche du milieu continental, et plus particulièrement au
518
niveau des estuaires, a lieu la première métamorphose de la leptocéphale en civelle (Antunes et
519
Tesch, 1997). La civelle amorce la phase juvénile. Lors de l’apparition des premiers pigments
520
jaune, la civelle devient anguillette. Elle quitte souvent les estuaires et remonte les cours d’eau
521
et les rivières pour atteindre les lacs et les marais en quête de nourriture. Quand le processus
522
de pigmentation est complété, on parle d’anguille jaune. À la fin de cette période, la plupart des
523
individus subissent une 2ème métamorphose appelée « argenture », dont le nom est lié au
524
changement de pigmentation : les anguilles prennent une couleur plus métallique et argentée.
525
La métamorphose correspond à l’arrêt de l’alimentation et de la croissance et à l’amorce du
526
développement du système reproducteur.
527
anguille(argentée
Phase(Larvaire
anguillette
civelle
Oeuf
1èreMétamorphose 2ème/ MétamorphoseEAU$SALÉE
Continent De/5/à/30/ ans Océan 2/ansanguille(jaune
Phase(adulte
Phase(juvénile
Leptocéphale
Phase(
embryonaire
528
Figure 1.1 : Le cycle vital de l’anguille présentant les différentes phases de vie et les
529
métamorphoses (d’après Van Ginneken, 2006 et adaptée par G. Patey)
530
Depuis un peu plus d'une vingtaine d'années, les populations d'anguilles européennes et
531
américaines font l'objet d'un déclin très important (Bruslé, 1990 ; Moriarty et Dekker, 1997 et
532
d’extinction par l’Union Internationale pour la Conservation de la Nature (IUCN, 2015). Depuis
534
mai 2012, l’anguille américaine est inscrite sur la liste de la loi sur les espèces en péril du
535
gouvernement fédéral, elle a été désignée comme « espèce menacée » (COSEWIC, 2012).
536
Plusieurs hypothèses ont été proposées pour expliquer ce déclin. Les changements climatiques
537
et océanographiques engendrant des modifications de température, de stratification et de
538
courant peuvent affecter la disponibilité de nourriture pour les larves et leur transport vers les
539
côtes continentales (Moriarty et Dekker, 1997 ; Knights, 2003 ; Bonhommeau et al., 2009). Les
540
changements climatiques peuvent également affecter la disponibilité de nourriture pour les
541
anguilles jaunes, engendrer des restrictions alimentaires et avoir des répercussions sur les
542
capacités à migrer et à se reproduire (Belpaire et al. 2009). Chez l’anguille jaune, une restriction
543
alimentaire peut influencer l’accumulation de réserves lipidiques nécessaire pour sa
544
reproduction, par exemple par une remobilisation des graisses et des contaminants lipophiles
545
chez le poisson en manque de nourriture ce qui pourrait avoir des répercussions sur son
546
métabolisme (Belpaire et al. 2009). La modification des conditions hydriques sur les continents
547
pourrait également avoir un effet sur la croissance et la migration des anguilles toujours en lien
548
avec une augmentation de la température et des changements au niveau des précipitations
549
(Knight, 2003). La surpêche pourrait être un facteur important, qui aggrave les effets des
550
changements océaniques et climatiques (Fontenelle et al., 1997). Un autre facteur est la
551
construction de barrages hydroélectriques et autres aménagements dans les fleuves et les
552
rivières qui représentent des obstacles à la migration anadrome des jeunes anguilles vers leur
553
habitat dulcicole mais également lors de la dévalaison des anguilles matures, prêtes à se
554
reproduire (Amilhat, 2007 ; Liermann et al., 2012). Les pathogènes constituent également une
555
menace pour l’anguille. Le nématode pathogène le plus invasif retrouvé actuellement chez
556
l’anguille est Anguillicola crassus. Il est originaire du sud-est de l’Asie et est endémique de
557
l’anguille japonaise. On le rencontre aussi bien chez l’anguille européenne qu’américaine
558
(Moravec, 1992 ; Li et al., 2015). Les conséquences sont considérables puisque les anguilles
559
infestées ont des problèmes de fonctionnement de la vessie natatoire, une diminution des
560
réserves énergétiques et des capacités de nage, une réduction de la croissance, une forte
561
réponse inflammatoire et une diminution de la résistance aux autres stress environnementaux
562
(kirk, 2003). Enfin, l’un des facteurs le plus étudié de nos jours pour expliquer leur disparition est
563
la pollution des écosystèmes aquatiques (Feunteun, 2002 ; Belpaire et al., 2009, Geeraert et
564
Belpaire, 2010). Par sa position au sommet de la chaîne alimentaire, l’anguille intègre non
565
Morrissey, 2008). Par sa longue phase de croissance, son régime alimentaire varié et son mode
568
vie benthique, elle est une espèce particulièrement exposée aux polluants et peut servir
569
d’indicateur des concentrations locales de polluants métalliques (Durrieu et al., 2005) et
570
organiques (Couillard et al., 1997; Tapie et al., 2011, Byer et al., 2013).
571
Le programme de recherche sur lequel repose mes travaux de thèse vise à avancer nos
572
connaissances sur les aspects des relations entre la pollution de l’environnement dulcicole
573
continental, la contamination de l’anguille et les effets de cette pollution sur la variabilité
574
physiologique et la santé de l’anguille. En améliorant notre compréhension de l’implication de la
575
pollution reliée aux activités minières, industrielles et urbaines dans le déclin des anguilles
576
d’Amérique et européennes, ce projet contribuera à mieux comprendre les conséquences
577
écologiques à long terme de la pollution anthropique et à orienter les politiques et programmes
578
de recherche visant à protéger ce précieux poisson, à favoriser son rétablissement et à
579
empêcher sa disparition.
580
Pour cela, nous avons effectué une campagne d’échantillonnage d’anguilles sauvages
581
originaires de deux systèmes fluvio-estuariens caractérisés tant par des variations physico-
582
chimiques (salinité et température) que par leur imprégnation historique en contaminants. Il
583
s’agit des hydrosystèmes du Saint-Laurent (Québec, Canada) et de la Gironde (France). Nous
584
nous sommes particulièrement intéressés au stade jaune de croissance de l’anguille. Durant ce
585
stade, la principale activité de l’anguille est de se nourrir pour croitre et accumuler suffisamment
586
de réserves énergétiques et atteindre une taille assez grande pour se reproduire. Cette période
587
est marquée par une accumulation potentiellement importante de contaminants dans les
588
anguilles. Dans le but de comprendre l’influence de la contamination de l’habitat où s’effectue la
589
croissance sur la santé de l’anguille, nous avons utilisé une batterie de biomarqueurs
590
d’exposition et d’effets. Les biomarqueurs d’exposition permettent de détecter la présence d’une
591
substance exogène, de son métabolite ou le produit d’une interaction entre un agent
592
xénobiotique et une molécule ou cellule cible (Van der Oost, 2003). Les biomarqueurs d’effet
593
sont des mesures biomoléculaires, cellulaires ou tissulaires qui indiquent des altérations dues à
594
de multiples stresseurs (Van der Oost, 2003). Une grande proportion des biomarqueurs d’effets
595
sont non‐spécifiques et répondent à l’effet cumulatif de stress environnementaux variés incluant
596
une contamination multiple et chronique dont la source est diffuse et mal connue (Kelly et Janz,
597
Dans notre étude, la meilleure façon de comprendre l’impact de ces multiples stress est d'utiliser
599
une approche systématique, en d’autres termes, appréhender la complexité en élaborant
600
différentes étapes afin de comprendre la complexité des multiples stress sur l’anguille. L’une des
601
premières étapes a été de caractériser la variabilité de la croissance à un jeune âge des
602
anguilles capturées en lien ou non avec les caractéristiques des différents habitats (salinité,
603
distance de la mer des Sargasses). Cette stratégie d’étude a permis de comprendre davantage
604
les différences morphologiques entre les anguilles ainsi que leur histoire de vie. Ces différences
605
peuvent influencer l’exposition des anguilles aux contaminants durant leur période de croissance
606
et les réponses des biomarqueurs en lien avec la contamination. Ensuite, nous avons augmenté
607
la complexité de l’étude, en essayant de comprendre les effets des contaminants mesurés en
608
tenant compte des facteurs de stress environnementaux. Pour cela des analyses multivariées
609
ont été effectuées entre l’ensemble des contaminants, les biomarqueurs et les données
610
morphométriques des anguilles dans le but d’associer un seul ou un ensemble de contaminants
611
à une réponse de biomarqueur. Ces analyses ayant été réalisés à partir de données provenant
612
du terrain et ayant révélé des effets biologiques liés aux contaminants chez A. anguilla, nous
613
avons tenté de vérifier les effets toxiques et environnementaux obtenus dans les conditions
614
naturelles chez A. anguilla à l’aide d’une exposition en laboratoire à différents contaminants et
615
facteurs naturels de façon séparée. Cette analyse en laboratoire a permis de mettre en évidence
616
des réponses d’origine toxique mais également de les distinguer des réponses aux variations
617
naturelles du milieu. La démarche générale des travaux réalisés dans cette thèse est illustrée en
618
Deux hydro systèmes fluvio-estuariens
Gironde (France) Saint- Laurent (Québec)
Exposition aux stress anthropiques et environnementaux (salinité, température) en milieu naturel chez l’anguille jaune
1-Étude des variations de taille et d’âge des anguilles sauvages
en lien avec l’habitat de croissance
2- Mesures des biomarqueurs d’exposition et d’effet
3- Orientation de la démarche statistique à
entreprendre pour les futures analyses
Foie
2- Mesures des biomarqueurs non-spécifiques
Rate
4-Établir des liens entre les contaminants, les biomarqueurs, les facteurs biologiques et tenir compte des facteurs environnementaux des
habitats Exposition au cadmium, polychlorobiphényles, salinité et restriction alimentaire 5- Mesures des biomarqueurs identiques au terrain
6-Vérifier les effets des contaminants et facteurs environnementaux et établir des liens entre les réponses sur le terrain et
en laboratoire
T
e
rr
a
in
L
a
b
o
ra
to
ir
e
620
1.1 Historique de la contamination dans les systèmes de la Gironde et du Saint Laurent
622
1.1.1 La Gironde
623
L’estuaire de la Gironde est le plus vaste estuaire d’Europe avec une longueur de 75 km et
624
jusqu’à 12 km de largeur (cependant peu comparable à la grandeur de l’estuaire du Saint-
625
Laurent) et une superficie de 635 km2. D’un point de vue hydrodynamique, il subit les effets
626
cumulés de deux systèmes hydrographiques : la Dordogne et la Garonne qui apportent de 800 à
627
1 000 m3/s d'eau douce chargée de sédiments.
628
L’estuaire est pollué par certains métaux comme le cadmium (Cd), le plomb (Pb), le mercure
629
(Hg), le cuivre (Cu) et le zinc (Zn). D’après Pierron et al. (2008), les anguilles de la Gironde sont
630
exposées au cadmium soit directement via le métal dissous dans l’eau (concentration moyenne
631
de Cd = 0,2 μg/l) soit par la voie alimentaire (concentration moyenne de Cd = 400 ng/g de poids
632
sec dans la nourriture). Des teneurs élevées en Cd (> 100 pg/g de poids sec) ont été
633
découvertes à la fin des années 1970 dans les huitres (Crassotreas gigas) de l’embouchure de
634
l’estuaire (Claisse, 1989). S’en est suivie une interdiction de leur consommation et de leur
635
production depuis 1996 (Audry et al., 2004). La principale source de pollution était la mine de
636
charbon et de traitement de Zc située dans le bassin de Decazeville (Castelle et al., 2007).
637
Depuis sa fermeture en 1986 et malgré des teneurs décroissantes pour le Cd, le Pb et le Hg, les
638
teneurs en Cd restent tout de même supérieures au seuil mesuré au niveau des sites de
639
référence situés en amont de la mine (Audry et al., 2004). Des récents travaux ont révélé de
640
fortes concentrations en argent (Ag) (jusqu'à 60 mg/kg en 2003-2004) dans les huitres sauvages
641
à l'embouchure de l'estuaire de la Gironde (Chiffoleau, 2005).
642
On retrouve essentiellement comme pesticides, le lindane, qui après une augmentation dans les
643
années 1980, a tendance à diminuer, ainsi que le dichlorodiphényltrichloroéthane DDT dont les
644
teneurs diminuent au cours du temps mais restent élevées (Cruz, 2015). Parmi les
645
hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), le fluoranthène, le phénanthrène et
646
l’anthracène se retrouvent dans les sédiments de l’estuaire de la Gironde ainsi que le pérylène
647
en quantités plus élevées et qui prédomine par rapport aux autres (Budzinski et al., 1997). Pour
648
les polychlorobiphényles (PCB), le bureau Communautaire de référence de la Commission de la
649
communauté européenne a défini en 1982, 7 congénères majoritaires à suivre parmi les 209
650
(AFSSA), conformément aux recommandations de l'OMS, a recommandé un apport quotidien
653
acceptable (ADI) de 0,02 µg/kg/ jour, une concentration exprimée en équivalent arochlor 1254.
654
Si l'on considère un homme moyen de 75 kg, il ne peut manger que 20 g d'anguille par semaine
655
pour respecter cette directive, au lieu d'une portion normale de poisson (environ 150 g). Selon
656
l’étude de Tapie et al. (2011), les civelles de l'estuaire de la Gironde (incluant la Garonne)
657
présentent un niveau faible de contamination en PCB et le polybromodiphényléther (PBDE)
658
avec 28 ± 11 ng/g de poids sec et 5 ± 3 ng/g de poids sec respectivement. Pour la somme des 7
659
PCB prioritaires, le niveau de contamination des anguilles augmente du stade civelle au stade
660
argentée avec des concentrations musculaires allant de 203 à 615 ng/g de poids sec pour les
661
civelles et de 348 à 1676 ng/g de poids sec pour les anguilles jaunes et argentées collectées
662
durant 2004 et 2005.
663
1.1.2 Le Saint Laurent
664
L’estuaire du Saint-Laurent est le plus grand estuaire de l’Amérique du Nord. Il est alimenté en
665
eaux douces principalement par le fleuve Saint-Laurent qui possède un bassin de drainage de
666
1 610 000 km2 (soit près de 25 % des réserves mondiales en eau douce) comprenant les
667
Grands Lacs, ainsi qu'une bonne portion du réseau hydrographique du continent (Burton, 1998).
668
Il draine vers l'océan Atlantique par un parcours d'environ 4 000 km. L’estuaire est divisé en trois
669
sections : l’estuaire fluvial du lac St-Pierre à l'Ile d'Orléans (constitué d’eau douce), l'estuaire
670
moyen jusqu'au Saguenay et l'estuaire maritime jusqu'à Pointe-des-monts (constitué d’eau
671
saumâtre et marine). Il abrite une faune aquatique riche et diversifiée, incluant une population
672
endémique de mammifères marins, les bélugas (Delphinapterus leucas), aujourd’hui menacée
673
(COSEWIC, 2006).
674
L’estuaire reçoit des quantités importantes de contaminants provenant des secteurs
675
industrialisés des Grands Lacs et du fleuve Saint-Laurent, transportés par voies fluviales et/ou
676
atmosphériques (Lebeuf et al., 2005). Les effluents des usines de pâtes et papiers et les
677
alumineries, les rejets agricoles et municipaux, les ports, les marinas et le trafic maritime sont
678
des sources locales de contamination (Viglino et Pelletier, 2006). Les effluents urbains sont
679
responsables d’une partie des apports métalliques dans les eaux qui sont véhiculées de la partie
680
fluviale vers la partie estuarienne et maritime. D’après Gobeil et al. (2005), la contribution des
681
effluents urbains aux flux métalliques totaux est de l’ordre de 60% pour l’Ag, entre 8 et 13% pour
682
le cuivre (Cu), le Zc, le molybdène (Mo), le Cd et le bismuth (Bi). La présence de calcium (Ca),
683
long de la partie fluviale du Saint-Laurent a été confirmé par Kwan et al. (2003) démontrant une
685
bioaccumulation significative associé à une forte variabilité saisonnière d’accumulation chez la
686
moule zébrée (Dreissena polymorpha). Au sein du projet, Pannetier et al. (2016) a également
687
démontré une bioaccumulation de Cu, Hg, Ag, Cd et sélénium (Se) chez les anguilles en
688
fonction de leur taille et de leur âge ce qui suppose un possible risque sur la santé des poissons.
689
Depuis les années 1970, les concentrations de Hg, de HAP et de PCB ont baissé dans les
690
sédiments et dans le biote (Lebeuf et al., 2007). Cependant, les organismes demeurent exposés
691
à un mélange complexe de contaminants pouvant avoir un impact sur les populations, seuls ou
692
en interaction avec d’autres facteurs environnementaux (Couillard et al., 2008).
693
D’après Byer et al. (2012), (2013) et (2015), les anguilles capturées dans les eaux du lac
694
Ontario en 2007 et en 2008 présentent de plus fortes concentrations en polluants organiques
695
persistants (POP) de type dioxine, furane, PCB et OCP par rapport aux anguilles capturées les
696
mêmes années, dans les eaux du fleuve et de l’estuaire du Saint Laurent ainsi que celles des
697
côtes du Canada Atlantique. Ces concentrations diminuent d'ouest en est le long du fleuve
698
Saint-Laurent et de l’estuaire pour augmenter légèrement sur les côtes des maritimes. Par
699
ailleurs, une diminution des concentrations moyennes des POP (jusqu’à 3 fois plus faible) a été
700
observé chez les anguilles en 2008 par rapport à celles collectées en 1988 et 1998.
701
Indépendamment de l’année d’échantillonnage, en moyenne, les PCB représentent 64% de la
702
contamination totale en POP chez les anguilles, les OCP représentent 32% et les dioxines et
703
furanes seulement 0.002% soit une contribution très faible à la contamination totale en POP. En
704
2008, la concentration moyenne en PCB (46 congénères mesurés dans la totalité de l’anguille)
705
dans les anguilles jaunes et immatures (ayant une taille moyenne de 106,2 cm) étaient de 364
706
ng/g de poids sec dans le lac Ontario, 2 fois plus que pour les anguilles du fleuve Saint-Laurent,
707
et 5 fois plus que celles de l'estuaire. Les plus faibles concentrations ont été mesurées dans les
708
anguilles de la Rivière Sud-Ouest (10,9 ng/g de poids sec). Les concentrations en OCP sont 2
709
fois moins élevées dans le fleuve Saint-Laurent, 4 fois moins dans l'estuaire, et 10 fois moins
710
dans la rivière Sud-Ouest par rapport au lac Ontario. Les pesticides les plus abondants présents
711
dans les anguilles du système du Saint-Laurent sont le 4,4’-DDE et le Mirex. En 2007 et 2008, la
712
concentration moyenne de la somme des PBDE (IUPAC numéros 17, 25, 28, 33, 47, 49, 66, 75,
713
99, 100, 153, 154, 155, 183) est la plus élevée au lac Ontario (26,7 ng/g de poids sec) par
714
rapport aux autres sections du système du Saint-Laurent, et similaire à celle mesurée dans les
715
à celle du lac Ontario et est différente chez les anguilles de l’estuaire. La concentration moyenne
718
des PBDE dans la rivière Sud-Ouest est environ 9 fois inférieure à celle du lac Ontario. Même si
719
les dioxines, furannes et PCB coplanaires sont présents à de faibles concentrations chez les
720
anguilles du fleuve du Saint-Laurent, ils contribuent néanmoins de façon importante à la toxicité
721
(Rigaud et al., 2016).
722
1.2 Choix du modèle biologique : l’anguille européenne et l’anguille américaine
723
1.2.1 L’anguille, un bio-indicateur de pollution
724
Sur le plan ichtyologique, l'anguille est une espèce possédant une distribution géographique
725
étendue et occupe une grande diversité d'habitats au sein du territoire mondial (Laffaille et al.,
726
2004). Elle est abondante et facile à capturer. Sur le plan écologique, l'anguille est considérée
727
comme un excellent bioindicateur de l'intégrité du continuum fluvial et de la qualité des
728
hydrosystèmes (Feunteun, 2002). Sa présence dans les cours d'eau indique en effet l'existence
729
et l'accessibilité d'habitats diversifiés (marais, plaines d'inondation des vallées fluviales, zones
730
amont des cours d'eau), mais également une bonne qualité physico-chimique de l'eau, l'espèce
731
étant particulièrement sensible aux pollutions diffuses (Robinet et Feunteun, 2002). On la
732
retrouve également dans les rivières, les lacs et les zones estuariennes. Elle est longévive, au
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stade adulte, elle peut vivre de 10 à 30 ans pour les femelles. Elle est benthique et se déplace
734
sur le fond des cours d'eau et des plans d'eau et est capable de ramper sur divers substrats.
735
Elle possède plusieurs stades de vie vulnérables impliquant des changements physiologiques
736
complexes facilement perturbés (Robinet et Feunteun, 2002) et elle est située à un haut niveau
737
trophique. Son régime alimentaire se compose de plusieurs espèces animales aquatiques
738
marines ou d'eaux douces (dulçaquicoles) surtout celles vivant à proximité du fond, dans les
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sédiments et généralement contaminées. Elle est aussi une source alimentaire importante pour
740
de nombreux prédateurs aquatiques et volatiles (Feunteun et Marion, 1994). Parmi eux, on
741
retrouve des poissons (comme l’aiglefin, le requin, l’espadon), les oiseaux (comme l’orfraie, le
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balbuzard pêcheur, le cormoran), mais aussi des mammifères marins comme le béluga (Scott et
743
Crossman, 1974). Particulièrement, les stades leptocéphale, civelle et anguillette ont de
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nombreux prédateurs, incluant les anguilles elles-mêmes aux stades anguillette et anguille jaune
745
(Nilo et Fortin, 2001). Elle joue également un rôle important dans le fonctionnement des
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hydrosystèmes, plus particulièrement dans les flux de matières organiques (Laffaille et al.,
747
2000). Toutes ces raisons font que l’anguille est une espèce sentinelle de choix.
